关于改性天然胶乳胶粘剂的研究

李付亚,傅和青,黄洪,瞿金清,陈焕钦(华南理工大学化工与能源学院,广东广州510640) 摘要:采用助剂对天然胶乳进行改性,得到改性的天然胶乳胶粘剂研究了表面活性剂浓度、搅拌时间以及甲醛的滴加速度对改性天然胶乳性能的影响实验结果表明,当表面活性剂OP-10浓度为0.6g/L,用量为5g;平平加O用量为0.7g;反应搅拌时间大于10min;甲醛滴加速度小于5滴/10s时,所得的胶粘剂性能较好,可用于沙发等的粘接 关键词:天然胶乳;助剂;胶粘剂 中图分类号:TQ430.3文献标识码:A文章编号:1001-5922(2008)04-0020-03 1前言 任何橡胶都有自粘性,只是程度上有差异而已,有的甚至相差悬殊,天然胶乳的自粘性最为理想,易成型和易加工性堪称一流[1]天然胶乳是具有良好综合性能的可再生天然资源,其湿凝胶强度高,成膜性好,制品弹性大,断裂伸长率高,蠕变小,在胶粘剂领域得到广泛应用[2]目前国内室内装饰用胶粘剂主要还是以溶剂型氯丁胶为主,对环境污染较大,严重威胁着人们的身体健康,随着环保法规的日趋完善,发展无毒、无污染的高性能水性胶粘剂成为必然的趋势 天然胶乳可用于胶粘剂,但其性能不稳定、气味大,耐高低温性能不佳,需对其改性本文以天然胶乳为主要成分,加入适量的增粘剂、稳定剂和杀菌剂等助剂,配制成黏度小、贮存稳定性好、气味小的水性胶粘剂该水性胶粘剂可用于沙发等家具的粘接 2实验部分 2.1主要原料 天然胶乳(固含量60%),工业级,广州化工公司;平平加O,AR,广州市成盛化学品有限公司;OP-10表面活性剂,AR,广州丰天化工表面活性剂厂;苯甲酸钠,AR,广州润峰化工有限公司;硼酸,AR,广州恒盈化工股份有限公司;抗氧剂2,6-二甲基对甲酚,AR,南京大唐化工有限责任公司;37%的甲醛溶液,AR,浏阳市京港化工实业有限公司;干酪素,AR,上海诺泰化工有限公司;氢氧化钾(KOH),AR,广州东林生物科技有限公司;氯化羟胺,AR,上海灵锦精细化工有限公司;松香类增粘剂,工业级,广州市东风化工实业有限公司;去离子水 2.2制备方法 干酪素用KOH去离子水水溶液溶解,取平平加O、苯甲酸钠、硼酸、氯化羟胺、抗氧剂2,6-二甲基对甲酚和表面活性剂OP-10适量,用去离子水溶解搅拌均匀后,把两者同时加入到天然胶乳中快速搅拌均匀,50℃水浴下,快速搅拌并抽真空约1h;之后缓慢滴加定量的甲醛溶液,即可得到改性天然胶乳胶粘剂再向其中加入适量松香类增粘剂,即可得到性能优良的水性胶粘剂根据性能要求,可用去离子水稀释至相应的固含量和黏度,也可加入适量聚丙烯酸类增稠剂提高黏度 3结果与讨论 3.1表面活性剂(OP-10)浓度的确定 固定其他助剂用量,取不同浓度的表面活性剂5g加入到100g天然胶乳中,快速搅拌30min,抽真空1h,贮存1d后观察其稳定性结果见表1从表1可知,当表面活性剂不用去离子水稀释直接加到天然胶乳中时,胶乳粒子立刻发生凝胶,可能因为表面活性剂浓度过大,不易均匀地扩散到胶乳粒子的周围,造成表面活性剂的部分凝聚当表面活性剂浓度小于0.2g/L时,胶乳也凝胶,这是由于表面活性剂浓度较小时,每个天然胶乳周围所包围的表面活性剂量减少,致使胶乳水合层变薄,发生凝胶当表面活性剂浓度为0.4g/L以上时,都能得到稳定的胶乳溶液本试验选择表面活性剂的浓度为0.6g/L,因为浓度偏低,胶乳粒子容易凝胶,稳定性不好;浓度过高,又导致生产成本提高表1 3.2OP-10用量的确定 当其他条件不变,表面活性剂浓度为0.6g/L,改变100g天然胶乳中表面活性剂的用量,考查其用量对水性胶性能的影响,结果见表2表2由表2可知,当表面活性剂用量小于3g时,包围在胶乳粒子周围的表面活性剂数目较少,导致保护胶乳稳定性的水合层变薄,从而引起胶乳的凝聚;当用量大于等于5g时,即可得到稳定的改性水性胶表面活性剂溶液中含有去离子水,所以水性胶的黏度和固含量随着表面活性剂溶液用量的增加而减小综合考虑,100g天然胶乳中加入5g的表面活性剂溶液最佳 3.3平平加O用量的确定 平平加O是非离子表面活性剂,也是优良的胶乳稳定剂,主要用于控制黏度和改善化学稳定性和力学稳定性,同时也提高胶乳对电解质的稳定性,本试验主要是用来提高胶乳的力学稳定性在其他用量不变的条件下,改变平平加O的用量,考查其用量对水性胶机械稳定性的影响静置1d后,结果见表3 表3由表3可知,当平平加O用量低于0.3g时,水性胶不稳定,有小颗粒出现,当其用量达到0.5g以上时能得到稳定的水性胶溶液随着平平加O用量逐渐减少,胶乳的机械稳定性呈降低趋势,100g天然胶乳中加入0.7g平平加O为最佳,因为过少会出现凝胶等现象,过高不但会增加生产成本,还降低了水性胶的耐高温性,同时也导致固含量降低 3.4助剂与天然胶乳搅拌时间的确定 用100g的天然胶乳与定量的表面活性剂等稳定剂,经不同的搅拌混合时间,制备的水性胶性能见表4 表4由表4可知,当天然胶乳与表面活性剂等助剂混合时,如果不搅拌,稳定剂分子扩散到胶乳粒子周围的速度很慢,当滴加甲醛溶液时,由于天然胶乳周围没有或者只有很少数目的稳定剂保护,其水合层会变薄甚至遭到破坏,导致胶乳粒子容易凝胶随着搅拌时间的延长,胶乳和稳定剂混合的越来越均匀,气泡逐渐减少,胶乳逐渐呈半透明状搅拌时间最好大于10min3.5甲醛滴加速度的影响 甲醛溶液除作为防腐剂外,还可作为去氨剂用于除去真空尚未抽完的氨气它和氨气反应生成的六次甲基四胺(CH2)6N4,是一种作用缓慢的弱硫化促进剂,临界温度为140℃,所以可不予考虑但必须注意所加甲醛量不得超过与氨完全反应所需的量,否则胶乳增稠,最后导致胶乳凝固[3] 甲醛的用量如下所示[3]: 甲醛的用量=[胶乳质量×(抽完真空后氨气含量-所需求氨含量)/甲醛浓度]×2.645 甲醛滴加速度对水性胶稳定性的影响见表5由表5可知,当甲醛溶液的滴加速度大于10滴/10s时,胶乳出现凝胶等现象,当滴加速度小于5滴/10s时,就可以得到稳定的水性胶甲醛滴加速度应小于5滴/10s表53.6性能指标 改性前后水性天然胶乳胶粘剂质量指标见表6表64结语 采用助剂对天然胶乳进行改性,得到改性的天然胶乳胶粘剂该胶粘剂性能稳定,耐低温性等均得到提高,可满足沙发等粘接的需要 参考文献 [1]赵光贤.橡胶的自粘和增粘[J].世界橡胶工业,2006,3

(8):32. [2]袁子成.借鉴国外技术积极发展改性天然胶乳[J].胶乳工业,1992

(3):4. [3]魏邦柱.胶乳·乳液[M].北京:化学工业出版社,2003.341.